本實(shí)用新型涉及人體潛在功能研究及醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于近紅外腦部掃描的探測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

近紅外光源可根據(jù)其特定的波長(zhǎng)，將皮下靜脈或者動(dòng)脈的血紅細(xì)胞和周圍組織區(qū)別開(kāi)來(lái)。在近紅外波段(700nm～1000nm)，生物體組織呈現(xiàn)低吸收、高散射的特性，對(duì)近紅外光有較高的透明性，因此能夠探測(cè)到一定深度的組織信息，同時(shí)這個(gè)波長(zhǎng)范圍也被稱為生物組織的無(wú)損測(cè)量的光學(xué)窗口。

另外，近紅外光譜法可用于人體各組織器官血氧飽和度的定量檢測(cè)，由于腦組織供血、供氧的重要性，對(duì)腦組織的研究受到格外關(guān)注。氧合血紅蛋白、還原血紅蛋白在近紅外波段具有一定吸收，且兩者的吸收光譜存在一定的差異，由此也使得近紅外光譜NIRS(Near-Infrared Spectroscopy)血氧測(cè)量技術(shù)得以迅速發(fā)展，并在臨床研究中得以廣泛應(yīng)用。

近紅外光譜技術(shù)是以氧合和還原血紅蛋白、細(xì)胞色素氧化酶等的吸收光譜為基礎(chǔ)，考慮到氧合血紅蛋白與還原血紅蛋白在近紅外光波段吸收譜的差異性，結(jié)合光在組織中的傳播規(guī)律，利用近紅外光對(duì)組織良好的穿透能力，研究光在組織中歷經(jīng)一系列吸收、散射后出射光攜帶的與吸收譜相關(guān)的組織生化信息，通過(guò)對(duì)這些吸收色團(tuán)濃度的相對(duì)變化測(cè)量，獲取組織中的血氧含量變化信息。

由于該項(xiàng)技術(shù)具有對(duì)人體無(wú)損、無(wú)創(chuàng)、無(wú)輻射的特點(diǎn)，適用于對(duì)人體長(zhǎng)期數(shù)據(jù)采集及跟蹤測(cè)量，因此可以被廣泛用于心理學(xué)、認(rèn)知學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)及腦機(jī)接口。除此之外，該技術(shù)與其他醫(yī)學(xué)影像技術(shù)(如：MRI，CT，PET)相比，在時(shí)間分辨率上具有明顯優(yōu)勢(shì)，但空間分辨率相對(duì)較低?，F(xiàn)有的近紅外腦部掃描探測(cè)裝置，通常采用寬光譜光源配合濾光鏡，或者特定波長(zhǎng)的發(fā)光二極管LED作為光源，并且探測(cè)裝置的頻域相對(duì)固定，由此，探測(cè)結(jié)果精準(zhǔn)度較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于近紅外腦部掃描的探測(cè)裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的只能獲取和監(jiān)測(cè)血紅蛋白的相對(duì)變化量，探測(cè)結(jié)果精準(zhǔn)度較低的技術(shù)問(wèn)題。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供的一種用于近紅外腦部掃描的探測(cè)裝置，所述探測(cè)裝置包括處理器、光源探測(cè)模塊以及數(shù)據(jù)采集模塊；

所述光源探測(cè)模塊包括依次連接的探測(cè)器、微信號(hào)放大器、低通濾波器和低頻放大器；

所述探測(cè)器用于接收近紅外光；

所述微信號(hào)放大器用于將高頻電流轉(zhuǎn)換成正弦波電壓；

所述低頻放大器與所述數(shù)據(jù)采集模塊連接；所述光源探測(cè)模塊通過(guò)所述數(shù)據(jù)采集模塊與所述處理器連接；

所述光源探測(cè)模塊還包括用于根據(jù)所述探測(cè)器溫度變化自動(dòng)調(diào)節(jié)高壓輸出的溫度補(bǔ)償高壓發(fā)射器，所述溫度補(bǔ)償高壓發(fā)射器與所述探測(cè)器連接，用于向探測(cè)器輸出高壓電源。

進(jìn)一步地，所述用于近紅外腦部掃描的探測(cè)裝置還包括同步頻域變換模塊，同步頻域變換模塊用于產(chǎn)生設(shè)定頻率信號(hào)，并將該設(shè)定頻率信號(hào)同步傳遞給光源發(fā)射模塊和光源探測(cè)模塊；光源探測(cè)模塊接收所述光源發(fā)射模塊發(fā)出的近紅外光，并將接受到的近紅外光變化信息與設(shè)定頻率信號(hào)混合后通過(guò)所述數(shù)據(jù)采集模塊傳遞給所述處理器。

進(jìn)一步地，所述光源探測(cè)模塊還包括混頻器，微信號(hào)放大器通過(guò)混頻器與低通濾波器連接，所述混頻器用于解調(diào)差頻信號(hào)，混頻器與所述同步頻域變換模塊連接。

進(jìn)一步地，所述同步頻域變換模塊包括用于產(chǎn)生設(shè)定頻率信號(hào)的壓控振蕩器，所述壓控振蕩器與所述混頻器連接。

進(jìn)一步地，所述探測(cè)器為光電轉(zhuǎn)換器；

進(jìn)一步地，所述探測(cè)器為光電接收二極管或者激光接收器。

進(jìn)一步地，所述處理器為微處理器，微處理器與計(jì)算機(jī)連接。

進(jìn)一步地，所述光源發(fā)射模塊包括光源驅(qū)動(dòng)電路、光源功率調(diào)節(jié)單元、幅度調(diào)節(jié)單元以及發(fā)射器；

發(fā)射器分別和幅度調(diào)節(jié)單元以及光源功率調(diào)節(jié)單元連接。

光源功率調(diào)節(jié)單元包括與光源驅(qū)動(dòng)電路連接的數(shù)字電位器，數(shù)字電位器與所述發(fā)射器連接，用于調(diào)節(jié)發(fā)射器的光源功率。

進(jìn)一步地，所述用于近紅外腦部掃描的探測(cè)裝置還包括探測(cè)頭，所述探測(cè)頭上包括殼體、以及殼體上設(shè)置的發(fā)射光纖和接收導(dǎo)光束；發(fā)射光纖與所述發(fā)射器連接，發(fā)射光纖的末端與頭皮接觸用于將發(fā)射器發(fā)出的近紅外光導(dǎo)入人體內(nèi)；所述接收導(dǎo)光束與所述探測(cè)器連接，接收導(dǎo)光束末端與頭皮接觸用于將接受到的近紅外光傳遞給探測(cè)器。

進(jìn)一步地，所述發(fā)射光纖和/或所述接收導(dǎo)光束的末端為外凸的球面型。

采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型具有如下有益效果：

本實(shí)用新型提供的一種用于近紅外腦部掃描的探測(cè)裝置，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，通過(guò)設(shè)置溫度補(bǔ)償高壓發(fā)射器，隨時(shí)根據(jù)探測(cè)器的溫度調(diào)整探測(cè)器的電壓值，從而消除由于溫度變化而導(dǎo)致的信號(hào)誤差，提高了系統(tǒng)探測(cè)精度。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案下面將對(duì)具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的探測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的探測(cè)裝置的探測(cè)頭殼體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的探測(cè)裝置的探測(cè)頭結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的發(fā)射光纖或接收導(dǎo)光束球面型末端的放大示意圖；

附圖標(biāo)記：

1-頭皮； 2-頭發(fā)；

11-處理器； 12-探測(cè)器；

13-微信號(hào)放大器； 14-混頻器；

15-低通濾波器； 16低頻放大器；

17-數(shù)據(jù)采集模塊； 18-溫度補(bǔ)償高壓發(fā)射器；

30-同步頻域變換模塊； 31-壓控振蕩器；

40-探測(cè)頭； 41-殼體；

42-柔性導(dǎo)向套； 43-發(fā)射光纖或者接收導(dǎo)光束。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

在本實(shí)用新型的描述中，需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

在本實(shí)用新型的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本實(shí)用新型中的具體含義。

其中，圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的探測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的探測(cè)裝置的探測(cè)頭殼體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的探測(cè)裝置的探測(cè)頭結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的發(fā)射光纖或接收導(dǎo)光束球面型末端的放大示意圖。

下面結(jié)合具體的實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的解釋說(shuō)明。

如圖1所示，本實(shí)施例提供的探測(cè)裝置包括處理器11、同步頻域變換模塊30、光源探測(cè)模塊以及數(shù)據(jù)采集模塊17；

光源探測(cè)模塊通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊17與處理器11連接；光源探測(cè)模塊用于接收光源發(fā)射模塊發(fā)出的近紅外光，并將接受到的近紅外光變化信息通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊17傳遞給處理器11。

光源探測(cè)模塊包括依次連接的探測(cè)器12、微信號(hào)放大器13、混頻器14、低通濾波器15和低頻放大器16；

探測(cè)器12用于接收近紅外光；

微信號(hào)放大器13用于將高頻電流轉(zhuǎn)換成正弦波電壓；

混頻器14用于解調(diào)差頻信號(hào)，混頻器14與同步頻域變換模塊30連接；

低頻放大器16與數(shù)據(jù)采集模塊17連接。

光源探測(cè)模塊還包括用于根據(jù)探測(cè)器12溫度變化自動(dòng)調(diào)節(jié)高壓輸出的溫度補(bǔ)償高壓發(fā)射器18，溫度補(bǔ)償高壓發(fā)射器18與探測(cè)器12連接，用于向探測(cè)器12輸出高壓電源。

同步頻域變換模塊30分別與光源發(fā)射模塊和光源探測(cè)模塊連接，同步頻域變換模塊30用于產(chǎn)生設(shè)定頻率信號(hào)，并將該設(shè)定頻率信號(hào)同步傳遞給光源發(fā)射模塊和光源探測(cè)模塊。光源發(fā)射模塊用于向外發(fā)出帶有設(shè)定頻率的近紅外光。

同步頻域變換模塊30包括高精數(shù)字可調(diào)電位器(未示出)和運(yùn)算放大器(未示出)和壓控振蕩器31；壓控振蕩器31與混頻器14連接；

壓控振蕩器依次順序與運(yùn)算放大器、高精數(shù)字可調(diào)電位器連接；高精數(shù)字可調(diào)電位器與處理器11連接；由此，處理器可以通過(guò)高精數(shù)字可調(diào)電位器和運(yùn)算放大器調(diào)節(jié)壓控振蕩器的發(fā)出信號(hào)的頻率。

另外，同步頻域變換模塊通常還包括固定值高精分壓器，運(yùn)算放大器和高精數(shù)字可調(diào)電位器分別與固定值高精分壓器連接，固定值高精分壓器與電壓基準(zhǔn)元器件連接。

探測(cè)器12為光電轉(zhuǎn)換器。優(yōu)選地，探測(cè)器12為激光接收器。處理器11為微處理器，微處理器與計(jì)算機(jī)連接。

光源發(fā)射模塊優(yōu)選地包括光源驅(qū)動(dòng)電路、光源功率調(diào)節(jié)單元、幅度調(diào)節(jié)單元以及發(fā)射器；

發(fā)射器分別和幅度調(diào)節(jié)單元以及光源功率調(diào)節(jié)單元連接。

光源功率調(diào)節(jié)單元包括與光源驅(qū)動(dòng)電路連接的數(shù)字電位器，數(shù)字電位器與所述發(fā)射器連接，用于調(diào)節(jié)發(fā)射器的光源功率。

幅度調(diào)節(jié)單元用于調(diào)節(jié)所述發(fā)射器的射頻幅度，所述幅度調(diào)節(jié)單元包括依次連接的線性穩(wěn)壓器、可變衰減器和數(shù)字電位器，可變衰減器分別與光源驅(qū)動(dòng)電路、所述發(fā)射器以及第二壓控振蕩器連接。

優(yōu)選地，發(fā)射器為激光發(fā)射器。

探測(cè)裝置還包括探測(cè)頭40，如圖2-3所示，探測(cè)頭40上包括殼體41、以及殼體41上設(shè)置的發(fā)射光纖和接收導(dǎo)光束；發(fā)射光纖與發(fā)射器連接，發(fā)射光纖的末端與頭皮接觸用于將發(fā)射器發(fā)出的近紅外光導(dǎo)入人體內(nèi)；接收導(dǎo)光束與探測(cè)器連接，接收導(dǎo)光束末端與頭皮接觸用于將接受到的近紅外光傳遞給探測(cè)器。接收導(dǎo)光束圍繞著發(fā)射光纖均勻設(shè)置。

殼體41內(nèi)側(cè)設(shè)置有柔性導(dǎo)向套42，柔性導(dǎo)向套42的內(nèi)部設(shè)置有上大下小的導(dǎo)向孔，柔性導(dǎo)向套42外形為上大下小的錐形，殼體41扣在頭部時(shí)，柔性導(dǎo)向套42的下端穿過(guò)頭發(fā)2的縫隙與頭皮1接觸；發(fā)射光纖和接收導(dǎo)光束插裝在柔性導(dǎo)向套42內(nèi)；發(fā)射光纖或者接收導(dǎo)光束43在殼體41外經(jīng)柔性導(dǎo)向套42插入殼體41內(nèi)時(shí)，柔性導(dǎo)向套42的下端被擠壓擴(kuò)張進(jìn)而撥開(kāi)頭發(fā)，進(jìn)而便于發(fā)射光纖或者接收導(dǎo)光束43直接與頭皮1接觸。

其中，殼體41和柔性導(dǎo)向套42由柔性材料制成。柔性導(dǎo)向套42優(yōu)選地采用硅膠材料制成。

如圖4所示，發(fā)射光纖或接收導(dǎo)光束43的末端為外凸的球面型。當(dāng)使用時(shí)，發(fā)射光纖或接收導(dǎo)光束43的球面型的結(jié)構(gòu)頂壓頭皮，發(fā)射光纖和接收導(dǎo)光束43的末端與頭皮的接觸面積增大，由此可以擴(kuò)大接收導(dǎo)光束的接收面積，而對(duì)于發(fā)射光纖，則有利于加大探測(cè)深度。

本實(shí)用新型提供的一種用于近紅外腦部掃描的探測(cè)裝置，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，通過(guò)設(shè)置溫度補(bǔ)償高壓發(fā)射器，隨時(shí)根據(jù)探測(cè)器的溫度調(diào)整探測(cè)器的電壓值，從而消除由于溫度變化而導(dǎo)致的信號(hào)誤差，提高了系統(tǒng)探測(cè)精度。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。